±800 kV特高壓直流高端換流變故障分析

夏云禮，常開忠，柳坤

(中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司昆明局，昆明 650217)

±800 kV特高壓直流高端換流變故障分析

夏云禮，常開忠，柳坤

(中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司昆明局，昆明 650217)

介紹±800 kV云廣特高壓直流工程在極Ⅰ高端閥組調試期間，兩臺600 kV換流變乙炔異常增長。通過油色譜分析確定內部存在故障，利用超聲波進行故障定位，通過現場從檢修孔進箱檢查、返廠吊芯檢修、部件解剖等，確定故障原因，并提出改進措施。表明換流變內部部件在設計、材料選型、生產制造工藝、質量檢測等環節上優化和控制對換流變安全正常運行的重要性。

特高壓直流；換流變壓器；油色譜分析；超聲波定位；接頭壓接

0 前言

±800 kV云廣特高壓直流輸電工程在極Ⅰ高端閥組帶電調試經大負荷試驗后發現兩臺600 kV換流變012B B相 (EFPH8457)、C相 (ZZDFPZ -250000/600HD)乙炔含量超注意值[1-2]，對極Ⅰ高端閥組進行小負荷調試試驗，以確定換流變乙炔增長情況，并對兩臺換流變進行超聲波故障定位。根據定位結果先對故障表現較為嚴重的012B C相換流變進行現場進箱檢查，現場結果并未發現明顯異常，將兩臺故障變壓器吊罩解體檢查到故障點，對故障問題進行分析并修復。

1 故障設備基本情況

1.1 設備基本參數

發生故障的兩臺換流變均為高端600 kV換流變，為單相雙繞組變壓器，繞組接線方式為Yn/△11。換流變型號分別為EFPH8457、ZZDFPZ-250000/600；額定容量250/250(網側/閥側△) MVA；額定電壓 (525/3)/169.85 kV；電壓比調節級數為24；調壓范圍-7.5%～+22.5%；電壓檔距1.25%；冷卻方式為 ODAF(強油循環風冷)。

1.2 出廠試驗及交接試驗

兩臺換流變的出廠試驗項目：交流耐壓、直流耐壓、局部放電、操作沖擊、雷電沖擊、油流帶電測試等都符合標準要求；現場交接試驗項目：直流電阻、繞組及線圈的絕緣電阻、變比測試、介損等試驗均合格，交接試驗及投運前的油色譜測試結果各項指標均在標準要求范圍內[3-4]。

2 故障換流變油色譜數據分析

2.1 油色譜試驗數據

根據標準要求，經大負荷試驗后，對極Ⅰ高端閥組6臺換流變進行全部取油樣試驗，發現012B B、C相兩臺換流變色譜數據存在異常，各項數據變化趨勢類似，其余4臺均正常。為排除色譜試驗過程中存在的誤差，再次對這兩臺換流變取樣試驗分析，確認這兩臺換流變存在重大異常。后對其進行小負荷帶電試驗取樣分析以進一步分析故障特征。因兩臺換流變色譜數據變化類似，列出為012B C相換流變油色譜數據。從數據中可以看出，換流變色譜中C2H2和H2含量增長迅速，而其他氣體含量基本穩定，說明變壓器內部存在放電故障。

2.2 油色譜數據分析

根據設備帶電情況，在故障發現初期，計算時間取24 h，油總重139.2 t，油比重取0.87 t/ m3，計算C2H2、H2和總烴的絕對產氣速率rC2H2= (ci2-ci1) /Δt· G· d=51.33ml/h， rH2= 111.17ml/h，rc=59.07 ml/h。可以看出 C2H2、H2和總烴增長速度很快。

利用三比值法分析，編碼為2、1、2，判斷存在低能放電現象。故障可能為引線對電位未固定的部件之間連續火花放電、分接抽頭引線和油隙閃絡，不同電位之間的油中火花放電或懸浮電位之間的火花放電、裸金屬放電等情況[5]。

3 換流變故障超聲波定位

根據色譜分析情況，在小負荷工況下分別對兩臺換流變進行超聲波故障定位，從定位結果看兩臺換流變故障點位置相近[6]。

3.1 整體全面定位

單閥組300 MW負荷下，將12個超聲波傳感器均勻布置在換流變四周，未能檢測到局放超聲波信號；在進行大負荷試驗時，將12個超聲波傳感器主要布置在換流變下半部分，如圖1所示。當單閥組負荷達到833 MW時，8號通道和9號通道的超聲波傳感器檢測到異常局放超聲波信號，而且8號通道的信號比較強，幅值高達65 dB。把其他未接收到信號的通道移至8號通道附近，則在8號通道附近的超聲波傳感器都檢測到異常局放超聲波信號。為了在大負荷狀態下進行全面檢測，多次移動超聲波傳感器至換流變其他位置，未發現異常局放超聲波信號。通過數次試驗排查，確定換流變內部的放電源在換流變中間下夾件位置。

圖1 大負荷時超聲波傳感器布置示意圖

3.2 中部夾件附件重點定位

確定異常局放超聲波信號主要來自換流變中間下夾件位置后，重新調整傳感器的位置 (如圖2所示)，對放電源進行三維定位。坐標原點設在冷卻風扇側左下角 (面向冷卻風扇側)，X軸的正方向由冷卻風扇側指向分接開關側；Y軸的正方向由下向上；Z軸的正方向由左向右 (面向冷卻風扇側)。通過移動傳感器的位置，進行多次定位，定位結果都比較一致，信號源主要集中在換流變中間下夾件位置 (X：4 000 mm，Y：700 mm，Z：2 200 mm)。

圖2 定位時超聲波傳感器布置示意圖

圖3 超聲波傳感器布置在下半部分時的特征信息圖

圖4 故障點定位圖

4 故障查找與分析

4.1 檢修孔進箱內檢

通過色譜分析及超聲波定位結果，分析故障可能為兩柱間下部夾件上的拉帶屏蔽盒周圍屏蔽線松動、兩柱中間半導體屏蔽隔板有問題，或是閥側套管出線裝置內部有問題造成。為排查故障點，先對012B C相換流變進行現場進箱檢查，以排除拉帶屏蔽盒周圍屏蔽線松動以及內部其他一些金屬接線松動、懸浮放電等問題。

根據故障分析結果，現場進箱主要檢查了兩柱間下部夾件上的拉帶屏蔽盒周圍屏蔽線的緊固螺栓以及內部一些金屬螺栓。檢查后發現兩柱間下部夾件上的拉帶屏蔽盒左下角的屏蔽螺栓帽有少許松動，其他未發現明顯異常。

將松動的屏蔽螺栓帽緊固后，重新濾油并按相關工藝對該臺換流變進行注油，經熱油循環并靜放后對該臺換流變進行了如下電氣試驗：繞組連同套管的絕緣電阻、吸收比和極化指數，各項試驗結果均合格[7]。試驗合格后換流變重新帶電進行試驗。

4.2 吊芯檢修

換流變返廠后，對012B C相換流變器身進行全面詳細檢查，未發現異常，隨即拆卸套管出線裝置，檢查發現柱1側主引線與屏蔽層間的等電位連接線脫落，外觀檢查并未發現明顯放電點。

根據分析結果，對兩柱間屏蔽層靠近超聲波定位點的均壓銅管、屏蔽層各紙層、各紙層中間的半導體層進行逐項檢查，對鐵芯底部拉帶屏蔽罩、網側鐵芯旁厄帶屏蔽罩及接線、內部固定螺栓、固定夾件等進行全面檢查，均未發現明顯放電痕跡。

結合012B C相換流變檢查情況，對012B B相進行檢查，拆卸套管出線裝置時在與C相同位置發現其等電位線已脫落，其他檢查無明顯異常。

4.3 出線裝置解剖

由于兩臺換流變故障現象基本一致，決定在工廠內對兩臺換流變出線裝置進行解體檢查。解剖后發現等電位連接線末端絕緣有微小的局部放電痕跡。

4.4 故障分析

針對檢查發現的問題，故障根本原因為出線裝置等電位線接頭壓接不牢固，導致在運行震動等情況下發生脫落，進而導致放電情況發生。

5 結束語

1)對換流變壓器內部任何一個微小電氣連接部件，從部件設計、材料選型、生產制造工藝、質量檢測等環節，任一環節出現問題都將可能引起嚴重故障。

2)對電氣設備內部連接線接頭的壓接方法，應充分考慮設備在運行過程中由于震動等因素引起松動或脫落可能。

3)此次換流變故障的發現和檢修過程，表明使用油色譜分析、超聲波故障定位等方法對正確鎖定換流變內部故障具有重要作用。

[1] GB/T 7252-2001，變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則[S].2001.

[2] GB/T 7595-2008，運行中變壓器油質量 [S].2008.

[3] GB/T 18494.2-200，變流變壓器第2部分：高壓直流輸電用換流變壓器 [S].2007.

[4] GB 50150-2006，電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準 [S].2006.

[5] 董其國.電力變壓器故障與診斷 [M].北京：中國電力出版社，2000.

[6] 廣州供電局試驗研究所.±800kV楚雄換流站極Ⅰ012B換流變C相局部放電超聲波檢測報告 [R].廣州：廣州供電局試驗研究所，2010.

[7] JB/T 501-2006，電力變壓器試驗導則 [S].2006.

Diagnose Analysis on Accident of Converter Transformer of Yunnan-Guangdong UHVDC System

XIA Yunli，CHANG Kaizhong，LIU Kun
(Kunming Bureau，CSG EHV Power Transmission Company，Kunming 650217)

During the Pole1Group1 commissioning of the Yun-Guang±800 kV UHVDC project，acetylene abnormal growth in two 600 kV transformers.And that through the oil chromatographic analysis of internal faults exist，determine the fault position by using ultrasonic positioning method.After that，the maintainers enter the transformers to checked，at last lifting core parts inspection in the factory workshop，anatomy the fault location.Finally to determine the fault the reasons，put forward the improvement measures. From this paper，the importance of the converter internal components in the design，material selection，manufacturing process，quality inspection and other links on the optimization and control to the transformers had been confirmed once again.

UHVDC；transformers；the oil chromatographic analysis；ultrasonic positioning；cable connector crimping

TM86

B

1006-7345(2014)05-0066-03

2014-05-13

夏云禮 (1985)，男，學士，工程師，中國南方電網超高壓輸電公司昆明局，主要從事特高壓直流輸電系統運行維護工作(e-mail)csgxyl＠163.com。

常開忠 (1972)，男，學士，高級工程師，中國南方電網超高壓輸電公司昆明局，主要從事特高壓直流輸電生產管理工作。

柳坤 (1983)，男，學士，工程師，中國南方電網超高壓輸電公司昆明局，主要從事特高壓直流輸電系統運行維護工作。